ITMI972149A1 - Attuatore pneumatico telescopico a doppio effetto - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE
Avente per titolo:
ATTUATORE PNEUMATICO TELESCOPICO, A DOPPIO EFFETTO
CAMPO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce in generale agli attuatori pneumatici di tipo lineare ed in particolare è diretta al complesso di un attuatore pneumatico costituito da un normale cilindro a doppio effetto o da un cilindro a cartuccia, ovvero comprendente due o più cilindri pneumatici scorrevoli longitudinalmente l'uno nell'altro per realizzare un attuatore pneumatico di tipo telescopico.
STATO DELL'ARTE
I normali cilindri pneumatici o a cartuccia, in generale sono costituiti da un corpo tubolare e da due testate estreme di chiusura che nel complesso definiscono una camera allungata in cui scorre un pistone di comando provvisto di uno stelo che fuoriesce a tenuta da una delle testate stesse.
L'aria in pressione viene selettivamente alimentata o rispettivamente scaricata da entrambe le estremità della camera del pistone, attraverso delle luci o delle aperture formate in ciascuna delle due testate estreme di chiusura.
Cilindri pneumatici di questo genere sono ampiamente noti ed utilizzati in vari settori di applicazione.
In alcuni casi risulta necessario alimentare l'aria in pressione alle due estremità della camera del pistone, da un solo lato del cilindro; in questo caso occorre prevedere la disposizione di una idonea tubazione che si prolunga da una testata all'altra, esternamente al corpo del cilindro.
Una simile soluzione, oltre a risultare per certi versi complessa in quanto richiede necessariamente un tubo di collegamento esterno al corpo del cilindro per l'alimentazione dell'aria all'estremità lontana della camera del pistone, non sempre risulta adottabile in quelle applicazioni per le quali la mancanza di spazio rende difficile se non impossibile adottare una simile soluzione; inoltre, una disposizione esterna della tubazione di alimentazione dell'aria compressa può comportare il rischio di rotture o di un danneggiamento della tubazione stessa, mettendo in questo caso fuori uso il funzionamento del cilindro. Pertanto, in termini di praticità, convenienza e di costi, tale soluzione risulta scarsamente consigliabile.
Cilindri telescopici sono altresì noti ed utilizzati per sollevare ed abbassare carichi, ad esempio per il sollevamento di piattaforme di lavoro, montacarichi, ascensori e simili.
In generale questi cilindri di tipo oleodinamico sono costituiti da una serie di cilindri idraulici a semplice effetto, di diametro decrescente, scorrevole uno nell'altro, in cui la corsa di discesa o di ritorno dei vari cilindri avviene per semplice effetto della gravità, ovvero del pesò dei cilindri stessi e/o del carico sollevato.
Allo stato attuale non si conoscono nel settore della pneumatica, cilindri allungabili telescopicamente, del tipo a doppio effetto; ciò dipende presumibilmente dalle difficoltà fino ad ora incontrate nel trovare una soluzione idonea per alimentare l'aria in pressione ad entrambe le estremità dei vari cilindri, per le ragioni precedentemente riferite che in questo caso sono rese più critiche dal movimento relativo tra i cilindri dello stesso attuatore.
Nel settore della pneumatica esiste per altro l'esigenza di disporre di attuatori lineari in grado di eseguire corse di lavoro relativamente lunghe, mantenendo dimensioni di ingombro sostanzialmente ridotte, tali da occupare il minimo spazio possibile.
Ά tale proposito per quanto riguarda i tradizionali cilindri pneumatici sono state proposte alcune soluzioni che per altro non sono in grado di soddisfare pienamente l'esigenza sopra riferita; ad esempio con EP-A-0692 639 si è proposta una struttura compatta di un cilindro pneumatico, adattando una particolare conformazione del corpo tubolare e delle due testate estreme di chiusura del cilindro; anche secondo questa soluzione, l'ingombro assiale del cilindro risulta sempre maggiore alla corsa totale di lavoro che può essere aumentata solo allungando il corpo dello stesso cilindro.
L'esigenza dunque di disporre di soluzioni che consentano di innovare le tradizionali tecniche costruttive dei cilindri pneumatici, ed in particolare di disporre di attuatori pneumatici a doppio effetto maggiormente affidabili e di ingombro ridotto, risulta a tutt'oggi ancora insoddisfatta.
SCOPI DELL'INVENZIONE·
Pertanto, scopo generale della presente invenzione è di fornire un attuatore pneumatico lineare, del tipo a doppio effetto, che sia di costruzione semplice e di ingombro limitato, rispetto agli attuatori pneumatici convenzionali.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è di fornire un attuatore pneumatico come sopra riferito, in cui i condotti di flusso per l'aria compressa siano incorporati nello stesso attuatore senza creare ingombri esterni addizionali, ovvero senza richiedere parti aggiuntive od ulteriori operazioni di assemblaggio.
Altro scopo della presente invenzione è di fornire il complesso di un attuatore pneumatico a doppio effetto avente le caratteristiche precedentemente riferite, mediante il quale sia possibile utilizzare cilindri con corse di lavoro di qualsiasi lunghezza desiderata, au -mentabili da un solo lato, ovvero un attuatore pneumatico a doppio effetto che nella condizione contratta presenti un ingombro inferiore alla corsa massima di lavoro ottenibile con lo stesso attuatore.
BREVE DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
Quanto sopra viene conseguito, secondo l'invenzione, mediante il complesso di un attuatore pneumatico, a doppio effetto secondo la rivendicazione 1.
Secondo la presente invenzione si è quindi fornito un attuatore pneumatico comprendente almeno un cilindro a doppio effetto avente un corpo cavo e due testate estreme di chiusura, che nel loro complesso definiscono una camera allungata in cui scorre un pistone, ed in cui almeno una di dette teste è prevista per un'alimentazione selettiva di aria compressa ad entrambi i lati della camera del pistone, caratterizzato:
- dal fatto che detto corpo cavo del cilindro è costituito da un profilato tubolare estruso con almeno un condotto longitudinale di flusso dell'aria formato in almeno una parete laterale, che si estende tra le due estremità dello stesso profilato tubolare;
- dal fatto che una prima di dette testate è provvista di mezzi idonei per collegaie un lato della camera del pistone con una prima apertura di alimentazione dell'aria, attraverso detto condotto longitudinale; e
- dal fatto che la seconda di dette testate a sua volta è provvista di mezzi per collegare l'altra estremità della camera del pistone opposta alla precedente, ad una seconda entrata di aria in pressione.
Conformemente ad una prima forma di realizzazione preferenziale, l'attuatore pneumatico comprende un primo cilindro esterno ed almeno un secondo cilindro pneumatico interno in cui scorre il pistone di comando, disposto in modo telescopicamente scorrevole nel cilindro esterno, detto cilindro esterno e detto cilindro interno comprendendo a loro volta un corpo tubolare estruso chiuso da testate estreme in cui sono ricavate aperture di alimentazione per l'aria compressa; il corpo tubolare del cilindro interno essendo costituito da detto profilato estruso avente almeno un condotto longitudinale di flusso dell'aria formato per estrusione in almeno una delle sue pareti laterali.
Con un attuatore telescopico secondo l'invenzione, risulta quindi possibile ridurre notevolmente gli ingombri in lunghezza, a parità di corsa rispetto ad un cilindro pneumatico tradizionale, ovvero aumentarla mantenendo comunque ridotti gli ingombri laterali ed in lunghezza dell'attuatore nella sua condizione contratta. Ad esempio, a parità di corsa utile di lavoro, un attuatore telescopico a due stadi secondo l'invenzione consente una riduzione in lunghezza pari ad almeno il 15-20% rispetto ad un cilindro pneumatico convenzionale, che può risultare percentualmente anche maggiore per cilindri telescopici a più stadi.
Secondo un'altra forma di realizzazione, l'attuatore pneumatico è costituito da un unico cilindro a doppio effetto, in cui l'aria compressa viene alimentata alle due estremità della camera dèi pistone, da un solo lato del cilindro, ad esempio dalla testata di chiusura che è opposta a quella di uscita dello stelo del pistone, mediante i condotti estrusi con il profilato tubolare che costituisce il corpo dell'attuatore.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Alcune forme di realizzazione preferenziali di attuatori pneumatici a doppio effetto secondo l'invenzione, verranno maggiormente descritte qui di seguito con riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:
Fig. 1 è una vista prospettica di un attuatore telescopico, in condizione distesa;
Fig. 2 è una sezione longitudinale dell'attuatore di figura 1, in condizione contratta;
Fig. 3 è una sezione longitudinale dell'attuatore telescopico di figura 1, sempre in condizione distesa;
Fig. 4 è un particolare ingrandito di figura 3, atto ad illustrare il percorso dell'aria tra il primo ed il secondo stadio dell'attuatore telescopico di figura 1;
Figg. 5, 6, 7, 8 e 9 mostrano differenti sezioni trasversali secondo la linea 5-5 di figura 3, atte ad illustrare differenti profili di estrusione del corpo tubolare del secondo cilindro dell1attuatore telescopico di figura 1;
Fig. 10 è una sezione longitudinale di un cilindro a doppio effetto costituente un secondo esempio di realizzazione dell'invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
Con riferimento alle figure, in particolare alle figure da 1 a 4, descriveremo dapprima le caratteristiche generali di un attuatore pneumatico telescopico, a doppio effetto, secondo un primo esempio di realizzazione dell'invenzione.
Come si nota dalla figura 1, il complesso dell'attuatore telescopico sostanzialmente comprende, nell'esempio mostrato, un primo cilindro pneumatico esterno 10 del tipo a doppio effetto, nel quale scorre telescopicamente un secondo cilindro pneumatico a doppio effetto 11, il cui pistone 12 è provvisto di uno stelo 13 atto ad essere collegato ad un carico o ad un organo da comandare, il quale stelo fuoriesce a tenuta da almeno una estremità dello stesso cilindro interno.
Più in particolare, il cilindro esterno 10 comprende un corpo tubolare 14 costituito da un profilato estruso in alluminio, il quale definisce una camera pneumatica 15 che si estende secondo un asse longitudinale; internamente alla camera 15 scorre un pistone 16 costituente la testata interna di chiusura del secondo cilindro 11.
La camera 15 del cilindro esterno è chiusa ad entrambe le estremità da rispettive testate 17, 18 ciascuna provvista di un foro 19 e 20 per il passaggio dell'aria compressa che deve essere alternativamente alimentata nella camera 15 sui due lati del pistone 16. Infine con 22 in figure 3 e 4 è stata indicata una bussola interna alla testata 18 del cilindro esterno, per lo scorrimento e la guida del cilindro interno 11, come mostrato .
A sua volta il cilindro interno 11 comprende un corpo tubolare 23 in alluminio estruso, definente una seconda camera 24 in cui scorre il pistone 12, con lo stelo di comando 13.
La camera 24 del cilindro interno è a sua volta chiusa ad entrambe le estremità da rispettive testate una delle quali è costituita dallo stesso pistone 16 del cilindro esterno, formato con una sede cilindrica 16' in cui si avvita l'estremità filettata 23' del corpo 23 del cilindro interno 11, come più avanti spiegato.
L'altra testata 25 del cilindro interno a sua volta è avvitata in una corrispondente sede filettata all'altra estremità del corpo 23 del secondo cilindro 11; inoltre presenta un foro assiale con una guarnizione di tenuta 26 per il passaggio dello stelo di comando 13.
Secondo la presente invenzione, i corpi tubolari 14, 23 del cilindro esterno 10 e del cilindro interno 11 sono costituiti da un profilato estruso, in alluminio, con la forma ed il profilo desiderati, che richiedono semplici operazioni meccaniche per l'applicazione delle testate e per la formazione dei passaggi d'aria, che non richiedono parti aggiuntive.
In particolare, per quanto riguarda il cilindro interno 11, il corpo tubolare 23 è ottenuto per semplice estrusione, direttamente con i canali longitudinali 27 formati nella sua parete periferica che pertanto possono essere utilizzati per convogliare l'aria compressa dal foro 20 nella testata 18 del cilindro esterno, verso l'estremità opposta della camera 24, come più avanti spiegato.
In particolare, l'uso di un corpo tubolare per il cilindro interno, direttamente estruso con i condotti 27 per il convogliamento dell'aria, consente il vantaggio di realizzare cilindri telescopici di qualsiasi forma e dimensione, ovvero di qualsiasi lunghezza in quanto i condotti 27 di convogliamento del flusso d'aria vengono ricavati direttamente durante l'operazione di estrusione dello stesso corpo tubolare; ciò consente di estendere i condotti 27 per l'intera lunghezza del cilindro, senza effettuare operazioni meccaniche di foratura, che risulterebbero difficili da eseguire se non ricorrendo ad attrezzature speciali, e che comunque possono essere eseguite per lunghezze estremamente limitate, data l'impossibilità di realizzare meccanicamente condotti 27 per lunghezze considerevoli in pareti di spessore estremamente limitato.
L'uso di un profilato per il corpo 23 del cilindro interno, estruso direttamente con i condotti 27 per l'aria compressa, consente un ulteriore vantaggio che consiste nella possibilità di collegare il corpo 23 del cilindro interno, al pistone 16 per il cilindro esterno per semplice avvitamento; ciò può essere ottenuto formando una estremità cilindrica 23' mediante una semplice operazione meccanica di asportazione del materiale dal profilato di partenza, la quale estremità cilindrica 23' può essere filettata per essere avvitata nella sede 16' del pistone 16, come mostrato nella sezione di figura 3.
L'operazione meccanica di asportazione di materiale per formare l'estremità filettata 23', lascia altresì aperti i condotti 27 di convogliamento dell'aria, senza richiedere ulteriori lavorazioni aggiuntive.
Quanto sopra vale anche per la formazione della sede filettata per l'avvitamento della testata 25 all'altra estremità del corpo 23 del cilindro interno 11.
Con 28 in figura 3 è stata infine indicata una bussola interna, di guida per lo stelo 13 del cilindro interno; la bussola 28 è formata con almeno una cava longitudinale 29 che da un lato comunica con un condotto 27 attraverso un foro radiale 30, e dall'altro si apre verso la camera 24 del cilindro 11.
Come precedentemente riferito, i fori 19, 20 nelle due testate 17, 18 del cilindro esterno servono alternativamente per l'alimentazione e lo scarico dell'aria compressa su entrambi i lati delle due camere 15 e 24 dei due cilindri.
In particolare, il foro 19 comunica con la camera 15 attraverso fori radiali 31 nel distanziale 21; a sua volta la camera 15 del cilindro esterno comunica con la camera 24 del cilindro interno attraverso un foro assiale 32 nel pistone 16 costituente anche la testata interna o la parete posteriore di chiusura della camera 24 del cilindro 11.
Diversamente, il secondo foro 20 della testata 18 comunica con la camera 15 del cilindro esterno, sul lato opposto del pistone 16, attraverso una feritoia 33 nella bussola 22 di guida del cilindro interno, rispettivamente comunica con uno o più condotti longitudinali 27 del secondo cilindro attraverso una gola anulare 34 formata tra le superfici frontali contrapposte alla estremità del corpo 23 del secondo cilindro e del pistone 16, come mostrato in figura 4.
Un ulteriore vantaggio nell'uso di un profilato estruso in alluminio per la realizzazione del corpo tubolare 23 del cilindro interno può essere apprezzato con riferimento alle figure da 5 a 9 le quali mostrano una sezione traversale secondo la linea 5-5 di figura 3, in cui sono stati utilizzati gli stessi riferimenti numerici per indicare parti simili o equivalenti.
Dalle suddette figure si nota in particolare che il profilo periferico esterno ed interno del corpo tubolare 23 del cilindro 11 può differire da caso a caso, venendo variato mediante la stessa operazione di trafilatura per adattarsi ad esigenze specifiche.
In particolare nella figura 5 il corpo tubolare 23 del cilindro 11 presenta un profilo poligonale esterno, ad esempio ottagonale, ed un analogo profilo poligonale interno tali da conferire caratteristiche di antirotazione sia per il cilindro interno stesso che per lo stelo di comando 13, rispetto al cilindro esterno 10.
Nel caso di figura 6, il corpo 23 presenta ancora un profilo poligonale esterno, combinato con un profilo cilindrico interno in modo simile al pistone 12 e allo stelo 13. Ciò può essere utile ad esempio quando si richiede che lo stelo 13 sia libera di ruotare attorno al proprio asse longitudinale.
Nell'esempio di figura 7 si ha una situazione invertita rispetto a quella di figura 6: vale a dire il corpo 23 del cilindro interno 11 presenta un profilo interno poligonale ed un profilo esterno cilindrico.
La figura 8 mostra una quarta soluzione in cui il corpo 23 del cilindro 11 presenta un profilo circolare sia per la superficie esterna che per quella interna.
La figura 9 mostra una quinta soluzione in cui il corpo tubolare 23 del cilindro interno presenta un pròfilo sostanzialmente rettangolare con gli spigoli fortemente arrotondati, ovvero un profilo ovalizzato per adattarsi a differenti esigenze dimensionali o per impieghi specifici.
La figura 10 mostra una seconda soluzione di un attuatore pneumatico secondo l'invenzione, costituito da un unico cilindro a doppio effetto, in cui l'aria in pressione può essere alimentata selettivamente alle due estremità della camera del pistone, da un solo lato, ad esempio dalla testata posteriore che è opposta a quella attraverso cui fuoriesce lo stelo del pistone.
Nel caso di figura 10, il cilindro 35 comprende ancora un corpo tubolare 36 costituito da un profilato in alluminio che viene estruso direttamente con i condotti 37 per l'aria compressa, in una o più delle sue pareti laterali .
Con 38 in figura 10 è stata inoltre indicata la camera pneumatica del pistone 39, mentre con 40 è stato indicato l'usuale stelo del pistone 39, che fuoriesce a tenuta dalla testata anteriore 41.
Con 42 è stata altresì indicata una bussola di guida dello stelo 40 nella quale sono stati ricavati i passaggi 43 e 44 per l'aria compressa che collegano una estremità di uno o più condotti longitudinali 37, con un lato della camera 38 del pistone.
L'estremità posteriore della camera 38 è invece chiusa da una testata 45 formata con un foro centrale 46 per l'alimentazione diretta dell'aria compressa su un lato della camera 38, nonché con un foro laterale 47 che comunica con i condotti longitudinali 37 attraverso passaggi ottenuti in una gola circolare 48 di un anello 49 posto all'interno della stessa testata 45.
Anche in questo caso i profili del corpo estruso 36 del cilindro potranno essere di qualsiasi tipo poligonale e/o circolare come precedentemente descritto per le figure da 5 a 9 relative all'attuatore telescopico di figura 1.
Da quanto detto e mostrato nei disegni allegati risulta dunque evidente che si è fornito un attuatore pneumatico a doppio effetto, che può essere sotto forma di un unico cilindro tradizionale, di un cilindro a cartuccia o di un cilindro a due o più sezioni allungabili telescopicamente, mediante il quale si consente una realizzazione estremamente semplice e vantaggiosa per l'impiego di uno o più condotti di convogliamento dell'aria, realizzati direttamente per estrusione con il corpo stesso. Inoltre l'uso di profilati estrusi con i condotti di flusso dell'aria consente altresì un alleggerimento ed una estrema semplificazione costruttiva dell'attuatore così realizzato.
Si intende comunque che quanto è stato detto e mostrato con riferimento ai disegni allegati, è stato dato a puro titolo esemplificativo e che altre modifiche o varianti possono essere apportate, senza con ciò allontanarsi dalla presente invenzione.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Attuatore pneumatico comprendente almeno un cilindro a doppio effetto avente un corpo cavo e due testate estreme di chiusura, che nel loro complesso definiscono una camera allungata in cui scorre un pistone, ed in cui almeno una di dette teste è prevista per un'alimentazione selettiva di aria compressa ad entrambi i lati della camera del pistone, caratterizzato: - dal fatto che detto corpo cavo del cilindro è costituito da un profilato tubolare estruso con almeno un condotto longitudinale di flusso dell'aria formato in almeno una parete laterale, che si estende tra le due estremità dello stesso profilato tubolare; - dal fatto che una prima di dette testate è provvista di mezzi idonei per collegare un lato della camera del pistone con una prima apertura di alimentazione dell'aria, attraverso detto condotto longitudinale; e - dal fatto che la seconda di dette testate a sua volta è provvista di mezzi per collegare l'altra estremità della camera del pistone, opposta alla precedente, ad una seconda entrata di aria in pressione.
- 2. Attuatore pneumatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo cilindro esterno ed almeno un secondo cilindro pneumatico interno in cui scorre il pistone di comando, disposto in modo telescopicamente scorrevole nel cilindro esterno, detto cilindro esterno e detto cilindro interno comprendendo a loro volta un corpo tubolare estruso chiuso da testate estreme in cui sono ricavate aperture di alimentazione per l'aria compressa; il corpo tubolare del cilindro interno essendo costituito da detto profilato estruso avente almeno un condotto longitudinale di flusso dell'aria formato per estrusione in almeno una delle sue pareti laterali.
- 3. Attuatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la testata interna del secondo cilindro è sotto forma di un pistone scorrevole internamente alla camera del cilindro esterno.
- 4. Attuatore secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il corpo tubolare del cilindro interno presenta una estremità filettata, avvitabile in una sede della testata interna di chiusura costituente il pistone scorrevole nella camera del cilindro esterno.
- 5. Attuatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che una delle testate del cilindro esterno è provvista di una bussola di scorrimento e di guida del cilindro interno, e dal fatto che il foro di alimentazione e di scarico dell'aria in detta testata comunica con la camera del cilindro interno, rispettivamente comunica con almeno un condotto longitudinale di alimentazione e di scarico dell'aria dalla camera dell'altro cilindro, attraverso una feritoia formata nella stessa bussola di guida del cilindro interno.
- 6. Attuatore secondo la rivendicazione 2 in cui il cilindro interno comprende un pistone scorrevole provvisto di uno stelo che fuoriesce a tenuta da una testata di chiusura, caratterizzato dal fatto di comprendere una bussola di scorrimento e di guida dello stelo, e dal fatto che almeno un condotto longitudinale di alimentazione e di scarico dell’aria comunica con la camera del cilindro interno attraverso una feritoia formata nella stessa bussola di guida dello stelo.
- 7. Attuatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la parete periferica del corpo tubolare del cilindro interno presenta uno o più condotti longitudinali di convogliamento dell'aria, ottenuto per estrusione e disposti circonferenzialmente alla parete stessa .
- 8. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un unico cilindro a doppio effetto in cui l'aria compressa viene alimentata selettivamente nella camera del pistone, da un solo lato del cilindro, direttamente ad una estremità della camera, ed indirettamente all'altra estremità attraverso almeno un condotto longitudinale estruso con lo stesso profilato tubolare costituente il corpo dell1attuatore.
- 9. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilato tubolare estruso con i condotti longitudinali di flusso per l'aria presenta un identico profilo interno ed esterno di forma poligonale .
- 10. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilato tubolare estruso con i condotti longitudinali di flusso per l'aria presenta un profilo esterno poligonale ed un profilo interno circolare .
- II. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilato tubolare estruso con i condotti longitudinali di flusso per l'aria presenta un profilo esterno circolare ed un profilo interno poligonale .
- 12. Attuatore secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilato tubolare estruso con i condotti longitudinali di flusso per l'aria presenta un profilo interno ed esterno di forma circolare.
- 13. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilato tubolare estruso con i condotti longitudinali di flusso per l'aria presenta un profilo esterno ed interno di forma rettangolare o ovalizzata.
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